汽车外后视镜流致振特性及其流动机理

采用双向流固耦合的方法对汽车外后视镜扰流进行仿真分析,对主要的振动形式进行阐述,探究其振动的机理。首先,研究了刚性后视镜模型,得到后视镜的阻力系数Cd和升力系数Cl,为流致振动的研究提供一个比较的基础,同时验证了仿真方案的可行性。再对流致振后视镜绕流进行数值模拟,研究流致振后视镜在不同来流速度下的振动特性,得到阻力和升力系数、振动的振幅、涡脱频率等参数随速度的变化趋势。结果表明:当涡脱频率与后视镜结构的固有频率接近时,可以引起后视镜强烈的振动,而且对振动强度的影响程度远远大于对风场强度的影响。     

CAARC标准高层建筑三维钝体绕流风场数值模拟

基于计算流体力学软件平台Fluent 6.3,选用基于雷诺平均(RANS)的标准κ-ε、Realizable κ-ε、RNG κ-ε和SST κ-ω4种湍流模型对大气边界层中CAARC标模的单栋高层建筑的三维定常风流场进行模拟分析,并将数值模拟结果与风洞试验结果进行了比较分析.结果表明:数值模拟较好地反映了高层建筑周围风环境的绕流特性和表面风压的分布情况,4种湍流模型均能给出满足工程应用精度的结果.在迎风面时,与试验结果吻合良好;在侧风面和背风面时,数值模拟结果介于NPL与TJ-2试验结果之间.迎风面均受有正压力,在迎风面的2/3高度处为最大,两边及底下最小.建筑物的背风面和侧风面全部承受负压力.4种湍流模型的模拟结果之间差异较小,为高层建筑钝体绕流的研究提供了依据.     

后视镜及迎风角度对货车气动性能的影响评价

基于数值模拟方法,研究加装不同造型的后视镜及其迎风角度对货车外流场及气动特性的影响.计算采用定常雷诺时均纳维斯托克斯方程.研究表明：加装后视镜后的整车气动阻力系数上升了3.6%～5.2%;后视镜本身的CD值会随着迎风角度的减小而下降;不同类型的后视镜在不同迎风角度下对整车气动性能有显著影响.研究为货车后视镜的造型与气动性能的匹配提供了设计依据.     

溢流紊流边界层的流速分布

<正> 一、引言为了区别于一般的绕流边界层,我们把液体在重力作用下具有自由表面的来流,流经固体边壁形成的边界层,叫做溢流边界层。溢流边界层与一般绕流边界层有不同的特征,其主要区別是:①溢流边界层要考虑质量力的作用,例如坝面溢流边界层,重力和离心力在边界     

汽车后视镜气动干涉阻力特性的数值计算研究

以获得汽车后视镜最优气动造型和改善汽车燃油经济性为目的,应用计算流体动力学方法对汽车外部流场进行了数值分析,详细描述了汽车后视镜的气动干涉阻力特性,重点分析了后视镜形状和相对车身的横向距离对气动阻力的影响.计算结果表明:后视镜气动阻力占整车气动阻力的4.08%;后视镜的形状和位置对气动阻力影响较大,存在一个最佳的横向距离使得气动阻力系数最大能够下降2.76%.汽车模型的风洞试验验证了该数值计算方法的准确性,计算分析结果为汽车后视镜的设计与改进提供了参考依据.     

基于棚内气象数据的冬季大棚番茄蒸腾计算

彭曼-蒙特斯方程(P-M方程)在大棚温室的实际应用中存在的困难是气孔阻力rc和边界层空气动力学阻力ra的测量和计算.根据空气动力学方程和能量平衡方程,提出了冬季大棚温室作物叶-气系统中叶片层流边界层阻力rb、冠层上方湍流边界层阻力rg、空气动力学阻力ra和叶片气孔阻力rc的计算公式,并结合棚内实测数据计算了rc和ra的特征值(75 s/m和96 s/m).利用P-M方程模拟计算了冬季大棚番茄作物蒸腾速率,并与实测值进行比较,结果表明,冬季大棚番茄作物日蒸腾速率的实测值和模拟值基本一致.     

幂率流体绕流二维物体时层流边界层的流动和传热问题

应用流体力学和非牛顿流体力学理论,利用 Ｐｒａｎｄｔｌ 边界层方程,分析幂率流体绕流恒温壁面时的流动阻力及壁面和流体之间的传热规律,得出绕流时的阻力系数关系式、努谢尔特数与广义雷诺数和普朗特数之间的关系式,并给出了幂率流体绕流水平平板时上述关系式的解．     

新型高效低阻外翅管的研究

通过对外翅管绕流阻力及绕流谱的分析,提出利用翅片的外伸作用对基管进行近体扰流增效减阻的方法。单管的实验研究证实,选用合理的绊条扰流结构,可使环翅管的绕流阻力降低４０％,换热增强１０％。     

幂率流体绕流二维物体时层流边界层的流动和传热问题

应用流体力学和非牛顿流体力学理论,利用Ｐｒａｎｄｔｌ边界层方程,分析幂率流体绕流恒温壁面时的流动阻力及壁面和流体之间的传热规律,得出绕流时的阻力系数关系式、努谢尔特数与广义雷诺数和普朗特数之间的关系式,并给出了幂率流体绕流水平平板时上述关系式的解。     

桩群阻力测试的研究

为解决工程实际桩基码头与桥墩的水流绕流阻力计算问题,通过测力设备对桩柱进行了阻力测试研究,完善和发展了桩柱水流绕流阻力特性及其计算方面的理论,并指出了由于试验条件的限制所导致的研究余漏与有待完善之处及以后科研努力的方向.     

用格子Bohzmann方法模拟圆柱绕流的振荡边界层

提出了一种用于模拟圆柱绕流的振荡边界层流动的新方法——旋转系统平均法。该系综由一些相同的系统组成，每个系统除使用不同的网格外，具有相同的流动。经模拟圆柱绕流的振荡边界层发现，流体质点的流动具有平行于振荡方向离开圆柱、竖直于振荡方向流向圆柱的特点，同时也发现在紧邻圆柱出现的被称为二次流的4个涡旋流动现象。数值模拟结果符合经典的理论结果。该方法也可用于其他圆柱绕流问题。     

三体船压力跃变的喷水推进推力数值方法

为实现喷水推进船舶推力的快速预报,本文提出了一种通过求解兴波阻力、粘性阻力和进流面物理参数实现喷水推进推力快速迭代求解计算的数值方法。本文依据船舶受力的平衡方程,在喷水推进流道内采用压力跃变法,建立船舶喷水推进推力计算数学模型。采用边界元法对兴波势进行求解,通过对船体加长处理,解决兴波阻力计算中流道面元与自由液面面元互相穿透导致的影响系数矩阵异常等数值问题。运用湍流边界层理论计算控制体进流面的速度、压力和进流面边界层影响系数。以三体船船模为研究对象,将数值计算结果与粘流计算流体力学喷水推进自航结果进行对比分析,结果表明:该方法预报三体船喷水推进系统推力相对误差小于5%,能够快速有效预报三体船喷水推进推力性能及推力减额,具有较强的理论研究和工程实际应用价值。     

圆柱绕流的流动分离控制

流动分离现象在穿透自由液面的圆柱绕流过程中非常明显,也是造成各种海洋结构物阻力性能恶化的重要原因.针对此问题,开展了应用生涡器装置控制流动分离的试验研究和CFD模拟.通过生涡器可以在流动分离以前向边界层内触发小尺度涡,从而增加边界层底部的动量,抵抗流动分离的发生.圆柱绕流的拖曳试验结果表明,生涡器可有效抑制圆柱后体的流...     

考虑机身干扰的机翼气动外形综合优化

由于受机身绕流的影响,后掠机翼翼根的流动非常复杂,翼根气动设计是后掠机翼气动设计的难点.本章发展了基于Kriging代理模型的双层粒子群优化算法,结合雷诺平均N-S方程流场求解器进行了考虑机身干扰的机翼气动外形综合优化研究,在保证机翼相对厚度和容积不减的前提下降低了气动阻力、低头力矩和翼根弯矩.而考虑非设计巡航状态的多...     

低速翼型绕流的多模态耦合与流动稳定性研究

采用非线性动力学理论对翼型绕流的多模态耦合机制进行研究,并阐释模态耦合作用与流动稳定性的关系。通过特征线有限元方法对翼型绕流问题进行数值计算,建立非定常流场数据库。为了分析流动稳定性和流动特征,利用本征正交分解提取流场中的特征模态,从而分析翼型绕流非定常流场的特征模态之间的相互作用关系,并给出了非线性流体动力系统中的不同模态作用与流动稳定性的关系。     

用格子Boltzmann方法模拟圆柱绕流的振荡边界层

提出了一种用于模拟圆柱绕流的振荡边界层流动的新方法——旋转系统平均法。该系综由一些相同的系统组成,每个系统除使用不同的网格外,具有相同的流动。经模拟圆柱绕流的振荡边界层发现,流体质点的流动具有平行于振荡方向离开圆柱、竖直于振荡方向流向圆柱的特点,同时也发现在紧邻圆柱出现的被称为二次流的4个涡旋流动现象。数值模拟结果符合经典的理论结果。该方法也可用于其他圆柱绕流问题。     

汽车风洞的PIV试验技术

介绍了粒子图像测速技术(PIV)的基本原理和试验过程,结合汽车空气动力学的需要将PIV试验应用到汽车风洞中测量汽车周围流场流动状况。根据研究内容探索并设计了适合进行汽车模型风洞试验的试验方案,分别针对GTS卡车模型周围流场和实车后视镜区域流场进行测量试验。得到了汽车周围流场截面的流线显示和瞬态、稳态的速度数据,并对比数值模拟结果进行了分析。同时介绍了应用PIV的激光做的激光流态显示。本文的研究为进行汽车空气动力学涉及的汽车模型周围低速流动时流动状况的测量试验提供了经验。     

基于参数化的水下航行器外形稳健性优化

为提高设计方案的稳健性和设计效率,本文将参数化设计和稳健性引入到某型水下航行器外形设计中。在设计了水下航行器阻力参数化分析流程的基础上,采用最优拉丁超立方法选取样本点进行阻力计算,利用响应面模型对样本点进行拟合,得到精度满足工程需要的艇体阻力近似模型。建立了水下航行器外形多目标优化模型,采用NSGA-Ⅲ多目标优化算法进行确定性多目标优化求解。在考虑了外形设计过程中典型制造误差的基础上,开展外形稳健性优化求解。结果表明:稳健性优化与确定性优化相比,艇体阻力上升了12.34%,总包络体体积增加了51.98%,提高了水下航行器的稳健性。     

水下钝体空化绕流数值模拟

基于均质平衡流理论,利用Fluent 6.3对水下钝体空化绕流进行数值模拟,研究钝体空泡形态的变化规律,分析钝体的减阻特性。结果表明:空化数较小时,钝体从水绕流发展成空化绕流,随着空化数减小,空泡的无量纲直径和无量纲长度都增大;压差阻力系数减小,摩擦阻力系数减小并趋于0,总阻力系数比水绕流时降低,基本等于压差阻力系数。     

螺旋流输沙相似律探讨

本文对分析螺旋流流态入手，考虑泥沙的运动状态相似，讨论了螺旋流中均匀泥沙在有效重力和绕流阻力作用下成为悬移质的相似律，以及泥沙的起动相似和悬移相似的同一性问题；分析了螺旋流输沙过程中沿程阻力损失。它为螺旋流输沙的试验研究提供了可靠的理论依据。